A1 Épilepsie (hyperexcitabilité, décharges synchrones)

Topique

Le réseau cortical maintient son activité normale grâce à un équilibre entre excitation et inhibition qui limite l'activité collective de ses neurones. Dans l'épilepsie, le réseau cortical perd une partie de cette inhibition, ce qui entraîne un basculement vers un régime d'activité soutenue ou instable : plus la perte d'inhibition est importante, plus le réseau cortical s'éloigne de son point d'équilibre initial. Ce basculement peut être anticipé par une analyse de stabilité issue du même modèle de Wilson-Cowan qui décrit le réseau cortical. Cette analyse examine la réaction du réseau cortical à de petites perturbations autour de son équilibre : si ces perturbations sont atténuées, l'équilibre entre excitation et inhibition est maintenu ; en revanche, si elles s'amplifient sans contrôle, cette amplification annonce la transition du réseau cortical vers l'état ictal.

Au sein du réseau cortical, chaque neurone contribue à ce changement par des modifications de ses propres courants ioniques : la réduction de la conductance potassique du neurone et l’émergence de courants sodiques soutenus – une extension du même modèle de conductance ionique qui décrit l’activité neuronale – abaissent le seuil de déclenchement du neurone. Plus la conductance potassique est faible, plus ce seuil est bas, et plus le courant sodique soutenu est important, plus il est facile pour le neurone de générer des décharges répétées au lieu d’une seule décharge. Cette facilité de décharges répétées dans chaque neurone, multipliée par l’ensemble des neurones du réseau cortical, est ce qui maintient, au niveau cellulaire, l’hyperexcitabilité du réseau cortical décrite précédemment.

Cette hyperexcitabilité du réseau cortical ne se manifeste par une crise d’épilepsie que lorsque les décharges neuronales se synchronisent. Cette synchronisation pathologique du réseau cortical est résumée par un indicateur de synchronisation qui mesure la proportion de neurones du réseau qui déchargent à l’unisson. Cet indicateur est issu du même cadre théorique que celui utilisé pour décrire la synchronisation des réseaux d'oscillateurs couplés : plus le nombre de neurones qui s'activent simultanément est élevé, plus l'indicateur de synchronisation augmente. Lorsque cet indicateur franchit un seuil critique, ce franchissement marque le début clinique de la crise d'épilepsie.

Une fois déclenchée en un point du réseau cortical, la crise ne reste pas localisée. Elle se propage physiquement à travers le réseau cortical, à la manière d'un front d'avancée, analogue au front de propagation utilisé pour décrire la migration neuronale. Dans ce cas, l'activité d'une zone déjà synchronisée du réseau cortical entraîne la synchronisation de la zone voisine, qui à son tour entraîne celle de la zone suivante. Cette propagation, comparable à un front d'expansion, explique pourquoi la crise d'épilepsie cesse d'être un phénomène local et affecte de vastes régions du réseau cortical.

Après une crise d'épilepsie, le réseau cortical ne reste pas bloqué dans un état d'hyperexcitabilité : son excitabilité se rétablit de façon exponentielle pendant la période post-critique. Cette récupération rétablit progressivement l'équilibre entre excitation et inhibition qui caractérisait le réseau cortical avant l'épisode, bouclant ainsi le cycle à l'origine de la crise. La compréhension de cette séquence, depuis la perte initiale d'inhibition jusqu'à la récupération post-critique, permet d'anticiper le moment où le réseau cortical approche de la transition vers un état ictal et d'estimer le temps nécessaire pour retrouver l'équilibre entre excitation et inhibition, indispensable à son retour à un fonctionnement normal.

ID:4283